三电平AC/AC电力电子变压器及其控制技术研究

发布时间：2025-05-04 18:28

　　AC/AC电力电子变压器以高频电气隔离变压器为基础,具有输出电能质量高、功率密度高并可主动参与电网质量优化等优点,成为电能变换领域新的发展方向。目前对电力电子变压器的研究尚处于起步阶段,为进一步提高其功能和性能,以增强其负载和电网适应性,本文提出一种新型三电平AC/AC电力电子变压器。对其拓扑结构、工作原理、调制策略和输出电压闭环控制策略等方面进行了深入研究。本文首先提出一种基于双向开关半桥三电平AC/AC拓扑的新型三电平AC/AC电力电子变压器。针对该拓扑交流输入侧两个分压电容可能存在的电压偏移问题,提出混合式PWM调制策略加以解决。并利用基波分析法推导出变换器的稳态输出特性模型。其次,利用扩展描述函数法对所提出新型变换器进行小信号建模,给出了详细的建模步骤和过程。求解出了变换器的高阶状态空间模型,并通过与基于基波分析法获得的稳态模型进行对比,验证两种方法所获得模型的一致性。进一步通过小信号扰动和相应的推导,获得所提出变换器的小信号动态线性模型。然后,为了获得输出电压的优良控制性能,给出了线性控制器结合重复控制的闭环控制策略。利用线性控制器实现系统的快速动态控制,而利用重复控制器改善稳...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1直接型AC/AC高频链拓扑

在进入21世纪之前,直接式斩波型的AC/AC电力电子变压器成为了研究的主要方向,而后由美国电科院在1995年设计出了基于Buck型AC/AC电力电子变压器的试验机,其拓扑结构如图1-2所示[11]。其结构源于DC/DC变换中的斩波电路,通过使用双向开关来替代原本单一方向的开关和续....

图1-3 Buck-boost型AC/AC变换电路

受限于当时电力电子器件的制造工艺和工作性能,电力电子变压器始终没有从实验室构想应用到实际的工业生产中去,直到20世纪90年代末,随着电力电子科学的发展,器件的耐压性能有了显著提升,这给了电力电子变压器的实际运用提供了坚实的基础。2000年M.D.Manjirekar和R.Kief....

图1-4三级式电力电子变压器结构

进入21世纪之后,基于AC/DC/AC三级式的电力电子变压器开始成为人们的研究热点。在2002年,Ronan和Sudnoff首次提出了一种三级式电力电子变压器结构[14],由完成AC/DC变换的输入级,DC/DC高频链的隔离级和DC/AC变换的输出级构成,其拓扑如图1-4所示。为....

图1-5直接式AC/AC电力电子变压器拓扑族

首先介绍直接式变压器的研究现状,文献[17]-[23]介绍了按照电压型和电流型介绍了直接式AC/AC电力电子变压器的拓扑族和稳态特性,对单极性移相调制策略进行了详细介绍,常见的直接型拓扑族如图1-5所示。文献[24]-[26]按照调制策略将直接型AC/AC变压器划分为Buck型、....

本文编号：4042714